中鐵三局科技研發(fā)中心巖土工程勘察質(zhì)量與環(huán)境問題探討

文/劉水生 山西省勘察設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030013

1、工程概況

中鐵三局集團(tuán)有限公司科技研發(fā)中心工程位于太原市繁華的迎澤大街和新建路交叉路口西南角，北鄰迎澤大街，東鄰新建路，西南緊鄰頂好集團(tuán)辦公大樓，西側(cè)緊鄰中國(guó)民生銀行，南與山西大酒店為鄰。擬建建筑物辦公樓、裙樓、地下車庫(kù)組成。主樓地上38層，高度154.9m，基礎(chǔ)埋深15.0m,基底壓力830kPa，框剪結(jié)構(gòu)。群樓地上3層，高度16.3m，基礎(chǔ)埋深15.0m,基底壓力130kPa，框架結(jié)構(gòu)。地下車庫(kù)地下3層，基礎(chǔ)埋深15.0m,基底壓力100kPa，框架結(jié)構(gòu)，柱基?；拥讟?biāo)高769.0m。2012年8月我院受建設(shè)單位委托，對(duì)其擬建項(xiàng)目進(jìn)行了巖土工程勘察工作。

2、勘察技術(shù)要求

本次勘察的主要目的與要求為：⑴查明建筑物范圍內(nèi)各層巖土的類型、厚度、分布及工程特性，分析評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性、均勻性及承載力，并提供地基變形計(jì)算參數(shù)。

⑵劃分地基土類型和建筑場(chǎng)地類別，對(duì)場(chǎng)地地震效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)飽和砂土及粉土進(jìn)行液化判別。

⑶查明地下水埋藏條件、提供地下水水位及其變化幅度，并判定地下水及地基土對(duì)建筑材料的腐蝕性。

⑷分析天然地基可行性，提出經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的地基處理方案建議，提供樁基設(shè)計(jì)所需的巖土技術(shù)參數(shù)。

⑸提供基坑開挖及支護(hù)設(shè)計(jì)所需的巖土技術(shù)參數(shù)，論證其對(duì)周圍已有建筑物和地下設(shè)施的影響。

3、詳細(xì)勘察工作的重點(diǎn)

依據(jù)勘察技術(shù)要求，結(jié)合本項(xiàng)目所處的區(qū)域地質(zhì)條件，充分考慮持續(xù)提供滿足顧客要求的產(chǎn)品質(zhì)量及減少對(duì)周圍環(huán)境可能帶來的影響，本次詳細(xì)勘察工作的重點(diǎn)為：

（1）建筑物所處的場(chǎng)地為可液化地區(qū)，重點(diǎn)查明地下水的埋藏條件，提供地下水水位及其變化幅度，地下水的類型，判定地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性，并分析基坑降水可能采用的方式及對(duì)環(huán)境的影響大小，建議最合理的降水方案；野外勘探主要采用SH-30型和XY-150型鉆機(jī)，分層施工，分層設(shè)置井管，分層測(cè)定水位。外業(yè)施工嚴(yán)格按我院質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系文件的要求，確保質(zhì)量達(dá)到最佳，對(duì)環(huán)境的影響降到最小，職工健康安全。

（2）建筑物基礎(chǔ)埋深15.0m,提供可靠的基坑開挖及支護(hù)設(shè)計(jì)所需的巖土參數(shù)：①為準(zhǔn)確獲得基坑開挖深度和基底下一定深度范圍內(nèi)的地層分布及力學(xué)性質(zhì)，采用靜力觸探原位測(cè)試，鉆探采用單動(dòng)雙重巖心管鉆具，每米全斷面采芯一次。②室內(nèi)壓縮固結(jié)試驗(yàn)，高壓固結(jié)回彈試驗(yàn)施加的最大壓力滿足繪制完整的e～logp曲線，同時(shí)在預(yù)估的先期固結(jié)壓力下進(jìn)行回彈，提供先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)。③不擾動(dòng)土樣選做了固結(jié)快剪和靜三軸（UU）試驗(yàn)、砂土進(jìn)行了水上水下休止角試驗(yàn)。

（3）嚴(yán)格按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）、《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)及地方標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行勘察工作。主樓一般性鉆孔75m，控制性鉆孔95m。裙樓及地下車庫(kù)一般性鉆孔35m，控制性鉆孔45m。

4、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件概述

4.1 場(chǎng)地地形地貌

擬建場(chǎng)地所處地貌單元屬汾河?xùn)|岸Ⅰ級(jí)階地?？辈炱陂g地面標(biāo)高介于782.73m～784.77m。因開挖舊有建筑物基礎(chǔ)而地面不規(guī)則高低起伏。

4.2 地基土構(gòu)成及巖性特征

根據(jù)野外鉆探、原位測(cè)試、室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，本次勘察深度范圍內(nèi)，地基土主要由人工填土、粉質(zhì)黏土、粉土、細(xì)中砂、中粗砂、粗礫砂等17層構(gòu)成。基坑開挖與支護(hù)設(shè)計(jì)，基坑地下水控制所涉及的地層，主要由以下8層構(gòu)成。

第①層人工填土（Q42ml），主要由拆遷完成后的建筑垃圾及填土構(gòu)成，層厚1.80m～5.30m。層底平均標(biāo)高779.70m。

第②層粉質(zhì)黏土（Q41al+pl）：褐黃～灰褐色，含云母、氧化物等。可塑～軟塑狀態(tài)，具中～高壓縮性。壓縮系數(shù)a1-2介于0.189～0.627MPa-1之間，平均0.252MPa-1；靜力觸探錐頭阻力qc厚度加權(quán)平均值為0.82MPa層厚1.35m～7.00m。層底平均標(biāo)高775.87m。

第③層粉土（Q41al+pl）：黃褐色，含云母、氧化鋁、氧化物等。中密狀態(tài)，具中～高壓縮性。壓縮系數(shù)a1-2介于0.217～0.578MPa-1之間，平均0.334MPa-1；靜力觸探錐頭阻力qc厚度加權(quán)平均值為3.27MPa。層厚1.95m～8.05m。層底平均標(biāo)高771.67m。

第④層粉土（Q41al+pl）：黃褐色，含云母、氧化物等。中密狀態(tài)，具中壓縮性。壓縮系數(shù)a1-2介于0.185～0.394MPa-1之間，平均0.265MPa-1；靜力觸探錐頭阻力qc厚度加權(quán)平均值為6.13MPa。層厚1.67m～6.05m。層底平均標(biāo)高767.90m。

第⑤層細(xì)中砂（Q41al+pl）：灰褐色，礦物成分主要為石英、云母等。飽和，中密，顆粒級(jí)配不良。靜力觸探錐頭阻力qc厚度加權(quán)平均值為10.59MPa。層厚1.80m～6.70m。層底平均標(biāo)高763.62m。

第⑥層粉質(zhì)黏土（Q3al+pl）：褐黃～灰褐色，含云母、氧化物等。可塑狀態(tài)，具中壓縮性。壓縮系數(shù)a1-2介于0.207～0.450MPa-1之間，平均0.327MPa-1；靜力觸探錐頭阻力qc厚度加權(quán)平均值為8.11MPa。層厚0.90m～5.20m。層底平均標(biāo)高755.30m。

第⑦層細(xì)中砂（Q3al+pl）：灰褐色，礦物成分主要為石英、云母等。飽和，中密～密實(shí)，顆粒級(jí)配不良。靜力觸探錐頭阻力qc厚度加權(quán)平均值為14.31MPa。層厚2.80m～10.0m。層底平均標(biāo)高755.30m。

第⑧層中粗砂（Q3al+pl）：褐灰色，礦物成分主要為石英、云母等。飽和，中密～密實(shí)，顆粒級(jí)配良好。層厚3.40m～9.4m。層底平均標(biāo)高748.97m。層底平均埋深34.95m

4.3 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

根據(jù)本次勘察揭露地層情況結(jié)合含水層的埋藏條件及水理特征，場(chǎng)地內(nèi)地下水在勘察深度范圍內(nèi)可分為2個(gè)類型，即上層潛水和下部承壓水。

4.3.1 潛水

本次勘探揭露場(chǎng)地首層地下水類型為孔隙潛水，以第①層人工填土為主要含水層，主要由大氣降水和側(cè)向徑流補(bǔ)給。測(cè)得水位埋深在現(xiàn)地面下2.10～4.10m之間，水位標(biāo)高在780.61～780.68之間。

4.3.2 承壓水

承壓水以第⑤層細(xì)中砂、第⑦層細(xì)中砂、第⑧層中粗砂、第⑩層粗礫砂、第⑿層粗礫砂、第⒁層粗礫砂為主要含水層，以第②層粉質(zhì)黏土、第③層粉土、第④層粉土、第⑥層粉質(zhì)黏土、第⑨層粉土、第⑾層粉質(zhì)黏土、第⒀層粉質(zhì)黏土、第⒂層粉質(zhì)黏土為相對(duì)隔水層。

第⑤層細(xì)中砂中承壓水初見水位埋深介于16.30～18.50m之間，標(biāo)高介于766.27～767.65m之間，穩(wěn)定水位埋深介于3.70～4.10m之間，標(biāo)高介于780.25～780.27m之間。

第⑦層細(xì)中砂中承壓水初見水位埋深介于21.00～23.40m之間，穩(wěn)定水位標(biāo)高為780.25～779.75m之間。

勘察期間為豐水期，地下水位季節(jié)性變化幅度約1m。擬建場(chǎng)地抗浮設(shè)防水位標(biāo)高可按781.60m采用

5、基坑支護(hù)和地下水控制建議

（1）影響基坑支護(hù)和地下水控制的主要技術(shù)參數(shù)：地基土層的構(gòu)成及其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)（如：靜力觸探錐頭阻力qc、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)、土的天然重度、土的狀態(tài)或密實(shí)度）的準(zhǔn)確性；地下水的埋藏條件、類型、水位等，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量將引起對(duì)周圍環(huán)境的影響。

（2）基坑支護(hù)建議：考慮到基坑北側(cè)距迎澤大街11m，東側(cè)距新建南路12m，西側(cè)距民生銀行10m，西南角距頂好集團(tuán)大樓16m，基坑開挖深度15m等周邊環(huán)境及地下管線、道路的安全和正常使用等，本工程的基坑安全確定為一級(jí)，可以采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)選型為錨拉式結(jié)構(gòu)和支撐式結(jié)構(gòu)；為盡量減少對(duì)周圍環(huán)境的不利影響及環(huán)保性能要求，又考慮到錨桿受對(duì)相鄰建筑物、地下構(gòu)筑物及城市地下空間可能產(chǎn)生不利影響的約束等因素，建議基坑支護(hù)采用錨拉式結(jié)構(gòu)和支撐式結(jié)構(gòu)相結(jié)合的支護(hù)形式，以最大限度地減少對(duì)周圍環(huán)境的不利影響。

（3）地下水控制建議：本工程基坑坑底位于水位以下、坑底座落在第④層粉土（Q41al+pl）中，其下部地層為第⑤層細(xì)中砂（Q41al+pl）、第⑥層粉質(zhì)黏土（Q3al+pl）、第⑦層細(xì)中砂（Q3al+pl）、第⑧層中粗砂（Q3al+pl）。結(jié)合本工程的規(guī)模、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、基坑周邊的環(huán)境要求、降水有可能會(huì)對(duì)基坑周圍的建筑物、構(gòu)筑物、地下管線、道路等造成危害，甚至因地層變形對(duì)環(huán)境造成影響，還有可能引起坑底突涌等因素，建議地下水的控制采用截水、基坑內(nèi)疏干降水、基坑外管井回灌相結(jié)合的辦法。截水帷幕盡量進(jìn)入第⑥層粉質(zhì)黏土（Q3al+pl）中。降水井的設(shè)計(jì)參數(shù)宜在工程樁和帷幕完工后通過現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)進(jìn)一步確定。

⑷在基坑開挖過程與支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)，必須進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移監(jiān)測(cè)和基坑開挖影響范圍內(nèi)的建筑物、構(gòu)筑物、地面、道路的沉降觀測(cè)。

結(jié)語：

本文通過對(duì)中鐵三局科技研發(fā)中心項(xiàng)目巖土工程詳細(xì)勘察工作的反思與再認(rèn)識(shí)，巖土工程勘察工作應(yīng)在嚴(yán)格按照本院質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系文件的要求為顧客提供高質(zhì)量的產(chǎn)品服務(wù)的同時(shí)，對(duì)大型工程項(xiàng)目（建設(shè)規(guī)模大、深基坑）對(duì)周邊環(huán)境的影響應(yīng)引起高度重視，預(yù)防或減輕不利環(huán)境影響以保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)三者和諧發(fā)展。

[1]《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）.

[2]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）.

[3]《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1998）.

[4]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）.

[5]山西省勘察設(shè)計(jì)研究院.中鐵三局集團(tuán)有限公司科技研發(fā)中心巖土工程勘察報(bào)告[R].2012.9